増幅回路の増幅率

質問

OPアンプを用いて増幅回路を作り、増幅度を測定したのですが、
＋－０．５V電圧で１０倍の増幅率のなるはずの増幅回路では約９倍ほどの
増幅率が得られました。
ところが増幅率が１００倍になるはずの回路で電圧＋－５０ｍVにして
増幅率を測定した場合、増幅率は約１７倍ほどしか得られませんでした。

なぜ実際に計測した増幅率が理想の増幅率と、ここまで違いが出てしまうかが
判りません。どなたか判るかた教えてください。

回答No.3

noname#21649 · ベストアンサー

＞出力波形はきれいな正弦波で歪みはありませんでした
ことから．入力に比例した出力がある（線形である）範囲（私は何気なく使っていましたが．どうも方言臭いです）
＞線形範囲
に入力電圧があると考えられます。入力が極端に大きいと．出力側が振ることができず非線型の範囲になります。
例としては．５Vの入力で１００倍増幅では．５００ｖの出力となりますが．電源がプラマイ１５Vでは．どんなに無理しても１５Vの出力しかえられません。
飽和状態になります。

入力信号が
＞５ｋHz
ですから．極端にへんな周波数帯ではない（中域は少しくらい周波数が狂っても周波数特性に影響が出ない）でしょう。帯域の上限・下限付近では．帯域の歪みにより．規定の利得が取れないことになります。

そうすると．残りの可能性は．入力インピーダンスの影響で．フィードバック定数が変化したためでしょう。入力インピーダンス．と信号を与えた機械の出力インピーダンスを比較してみてください。多分インピーダンスミスマッチングが存在していて．設計した増幅率と異なるフィードバック定数になっているはずです。

回答No.5

ir-led

5KHzのゲインだと言うのは分かりましたが，周波数を振るとどうなりますか？

まさかとは思いますが・・・
帰還抵抗に0.01uF～0.1uF程度のバカでかいコンデンサ，パラってませんよね？

お礼

回答者の皆様、いろいろな意見ありがとうございます。
今回は考察ができればよいので、皆様の意見を参考にさせていただきます。

回答No.4

anisol

質問、補足のとおりとすると確かにおかしいですね。
「出力波形はきれいな正弦波」とするとスルーレートの影響はないようです。また5kHzでゲイン17倍とするとGBWが85kHzになり、LM741でも1.5MHz程度あることを考えるとちょっと低すぎる気がします。オペアンプの型番を教えていただけますか。

単純に測定ミスの可能性はないですか？回路の間違い、発振器、オシロ、電圧計などのレンジ切り替え、読み取りの間違いはありませんか。詳しい測定手順はどうなっていますか？

補足

使用したオペアンプの型番はTL082です。
測定の手順は、
１．回路の作成
２．ファンクションジェネレータで入力信号の波形・周波数・振幅を設定し、発信
３．オシロスコープで出力信号の振幅を測定
という流れです。

測定で用いた回路は単純な反転増幅回路と非反転増幅回路の２種類で
（２種類とも増幅率は約１７倍でした）測定者は私一人だけでなく
他にも数人いたので、回路の間違いと出力読み取りの間違いは
たぶんないと思います…。

回答No.2

noname#21649

電源電圧と線形範囲と出力波形の歪みを教えてください。
ぷらまい５０ｍVで１００倍というと５Vも振らなければなりません。
ぶらまい０．５Vで１０倍というと５ｖも振らなければなりません。

すると．電源電圧が不足しているか．しんぶく幅が大きすぎて周波数特性上なまってしまったか．
なんて考えてしまいます。この場合には．出力波形に歪みがあるはずです。

補足

入力の周波数などの情報を書くのを忘れてました。m(_ _)m
入力信号は以下の状態です。
　　増幅率１０倍の回路　→　周波数：５ｋHz、　振幅：＋－０．５V
　　増幅率１００倍の回路→　周波数：５ｋHz、　振幅：＋－５０ｍV
電源電圧は１５Vです。線形範囲とはなんでしょうか？よくわかりません。
周波数特性の線形な部分の周波数の範囲のことでしょうか？
この増幅回路の周波数特性のグラフをみると周波数を５ｋHzより下げても
増幅率はほとんど変化しないようです。
出力波形はきれいな正弦波で歪みはありませんでした。

回答No.1

poor_Quark

一般的にオペアンプの増幅率はインプットする信号の周波数によっても違うのではと思いますが。また、出力電圧は電源電圧を超えることができなかったのではないかと記憶しています。そのあたりの環境がどうなっているのか、詳しくお書きになると専門家の方も答えやすいのではないかと思いますよ。巨大なお世話かもしれませんが。